麻省理工学院的研究人员从真核生物中发现了大量可编程的DNA切割酶Fanzors，扩大了RNA引导工具的基因编辑潜力，为更精确、更高效的基因组改造（尤其是在人类细胞中）开辟了可能性。

新研究发现，真核生物中广泛存在名为Fanzors的RNA引导的酶。从蜗牛、藻类到变形虫，各种各样的物种都能制造名为Fanzors的可编程DNA切割酶--麻省理工学院麦戈文脑研究所（McGovern Institute for Brain Research）科学家的一项新研究发现了数千种这样的酶。

Fanzors是一种RNA引导的酶，可以通过编程在特定位点切割DNA，就像细菌酶一样，为被广泛使用的基因编辑系统CRISPR提供动力。最近，《科学进展》（Science Advances）杂志报道了新发现的天然Fanzor酶的多样性，这为科学家们提供了一套广泛的可编程酶，可能会被改造成新的研究或医学工具。

"RNA引导的生物学可以让你制造出真正易于使用的可编程工具。因此，我们能找到的越多越好，"麦戈文研究员奥马尔-阿布达耶赫说，他与麦戈文研究员乔纳森-古腾伯格共同领导了这项研究。

CRISPR是一种古老的细菌防御系统，它清楚地表明了RNA引导的酶在实验室中的用途。麻省理工学院教授、麦戈文研究员张锋、阿布达耶、古滕伯格等人开发的基于CRISPR的基因组编辑工具改变了科学家修改DNA的方式，加速了研究的进程，并促成了许多实验性基因疗法的开发。

此后，研究人员在细菌世界中发现了其他 RNA 引导酶，其中许多酶的特性使其在实验室中具有重要价值。张的研究小组今年早些时候报道了Fanzors的发现，它能够以RNA引导的方式切割DNA，开辟了RNA引导生物学的新领域。

Fanzors是在真核生物中发现的首批此类酶。真核生物是包括植物、动物和真菌在内的一大类生命形式，由与膜结合的细胞核定义，细胞核保存着每个细胞的遗传物质。(没有细胞核的细菌属于原核生物）。

古腾伯格说："长期以来，人们一直在原核系统中寻找有趣的工具，我认为这已经取得了令人难以置信的成果。真核系统确实是一个全新的工作场所。"

一个希望是，在真核生物中自然进化的酶可能更适合在其他真核生物（包括人类）的细胞中安全高效地发挥作用。研究小组已经证明，Fanzor酶可以在人类细胞中精确切割特定的DNA序列。

在这项新研究中，阿布达耶赫和古腾伯格发现，一些Fanzors即使没有经过优化，也能在人体细胞中靶向DNA序列。它们在哺乳动物细胞中的工作效率相当高，令人惊叹。

图为变形虫

在本次研究之前，真核生物中已经发现了数百种 Fanzors。在实验室成员贾斯汀-林（Justin Lim）的领导下，通过对基因数据库的广泛搜索，古滕伯格和阿布达耶的研究小组现在已经将这些酶的已知多样性扩大了一个数量级。

在真核生物和感染真核生物的病毒中发现的 3600 多种 Fanzors 中，研究人员能够识别出五个不同的酶家族。通过比较这些酶的精确构成，他们发现了漫长进化史的证据。

Fanzors很可能是由名为TnpBs的RNA引导的DNA切割细菌酶进化而来的。事实上，正是Fanzors与这些细菌酶的基因相似性首先引起了张的研究小组以及古滕伯格和阿布达耶团队的注意。

研究人员追踪到的进化联系表明，Fanzors 的这些细菌前身很可能不止一次进入真核细胞从而启动了它们的进化。其中一些可能是通过病毒传播的，而另一些则可能是由共生细菌引入的。研究还表明，在被真核生物吸收后，这些酶进化出了适合其新环境的特征，如允许它们进入细胞核的信号，在细胞核中它们可以获得DNA。

通过生物工程研究生蒋凯怡领导的遗传和生化实验，研究小组确定，Fanzors进化出了一个DNA切割活性位点，与细菌前身的活性位点截然不同。TnpB的祖先将目标锁定在试管中的DNA序列时，会被激活并切割试管中的其他序列；而Fanzors则缺乏这种杂乱无章的活性。当他们使用一种 RNA 引导剂来引导酶切割人类细胞基因组中的特定位点时，他们发现某些 Fanzors 能够以大约 10% 到 20% 的效率切割这些目标序列。

随着研究的深入，阿布达耶赫和古腾伯格希望能利用 Fanzors 开发出各种复杂的基因组编辑工具："这是一个新平台，它们有很多能力。将整个真核生物界开放给这些类型的RNA引导系统，将给我们带来很多研究机会。"